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首页 带电粒子在电场中加速(完整)

带电粒子在电场中加速(完整).ppt

带电粒子在电场中加速(完整)

中小学精品课件
2019-02-28 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《带电粒子在电场中加速(完整)ppt》,可适用于财会税务领域

带电粒子在电场中的直线运动东平高级中学带电粒子在电场中的运动有三种情况:⑴静止⑵直线运动(如匀速直线和变速直线)⑶曲线运动(如平抛、圆周运动)解决带电粒子在电场中运动的基本思路:.明确研究对象受力分析研究对象有两种:⑴基本粒子:如电子、质子、α粒子、正负离子等受到的静电力一般远大于重力通常情况下都不考虑重力。(但并不能忽略质量)。⑵带电微粒:如带电小球、液滴、尘埃等一般都考虑重力。.带电粒子在电场中加速、减速①先受力分析(重力、电场力、弹力、摩擦力)②再进行运动过程分析③选择恰当规律解题解决带电粒子在电场中运动的基本思路:.运动轨迹和过程分析带电粒子运动形式决定于:粒子的受力情况和初速度情况..解题的依据⑴力的观点:牛顿运动定律和运动学公式.⑵能的观点:动能定理、能量守恒定律.例如:若质量为m、电荷量为q的带电粒子初速度为零经过电势差为U的加速电场由动能定理得v=若初速度为v,则v=unknownunknown在真空中的一对平行金属板两板间的电势差为U一个质量为m带电量e的电子由静止开始运动,计算从负极板运动到正极板时的速度。例.如图所示在点电荷Q的电场中有A、B两点将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时它们速度大小之比为多少?unknownunknown当堂达标:A下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是A.质子B.氘核C.α粒子D.钠离子Na+unknownunknownunknown跟踪训练如图所示在匀强电场E中一带电粒子-q的初速度υ恰与电场线方向相同则带电粒子-q在开始运动后将( )A.沿电场线方向做匀加速直线运动B.沿电场线方向做变加速直线运动C.沿电场线方向做匀减速直线运动D.偏离电场线方向做曲线运动CqEmgmgqE解:()微粒受重力和电场力的合力作用沿AB做匀减速直线运动例.一个带正电的微粒从A点射入水平方向的匀强电场中微粒沿直线AB运动如图AB与电场线夹角θ=°已知带电微粒的质量m=×-kg电量q=×-CA、B相距L=cm.(取g=ms结果保留二位有效数字)求:()说明微粒在电场中运动的性质要求说明理由.()电场强度的大小和方向?()要使微粒从A点运动到B点微粒射入电场时的最小速度是多少?()由受力分析得tanθ=EQF(mg,qE)解得场强方向为水平向左unknown()当微粒到达B点速度恰好为零时射入电场的速度最小。微粒受到的合力F合=EQF(mg,sinθ)对微粒由A到B过程应用动能定理得EQF(mg,sinθ)·L=EQF(,)mvB解得VB=ms跟踪训练.如图所示两块长均为L的平行金属板M、N与水平面成α角放置在同一竖直平面充电后板间有匀强电场。一个质量为m、带电量为q的液滴沿垂直于电场线方向射入电场并沿虚线通过电场。下列判断中正确的是()A电场强度的大小E=mgcosαqB电场强度的大小E=mgtanαqC液滴离开电场时的动能增量为mgLtanαD液滴离开电场时的动能增量为mgLsinαAD·mgqEα例.如图甲所示在两块相距d=cm的平行金属板A、B间接上U=V的矩形交变电压(如图乙)。在t=时刻A板电压刚好为正此时正好有质量m=kg电量q=C的带正电微粒从A板由静止开始向B板运动不计微粒重力求在t=s时微粒离A板的水平距离是多少?解:由题意及Ut图象可知微粒在s内vt图象如图。在s内U=Ed①qE=ma②x=③联立以上三式得x=m由vt图象得在s内的位移为x=munknown当堂达标答案√.两平行金属板相距为d电势差为U一电子质量为m电荷量为e从O点沿垂直于极板的方向射出最远到达A点然后返回如图所示OA=h此电子具有的初动能是Aeqf(edh,U)B.edUhCeqf(eU,dh)Deqf(eUh,d).如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连.闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上.下列说法中正确的是A.液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B.电源电动势越大液滴在板间运动的加速度越大C.电源电动势越大液滴在板间运动的时间越短D.定值电阻的阻值越大液滴在板间运动的时间越长BDmgqE分析方法:运动的分解有一个电子原来静止于平行板电容器的中间设两板的距离足够大今在t=开始在两板间加一个交变电压使得该电子在开始一段时间内的运动的vt图线如图甲所示则该交变电压可能是图乙中的哪些?图甲A.如图甲所示平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)两板间距离足够大.当两板间加上如图乙所示的交变电压后在下图中反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是√√、如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距为d,现有质量为m,电量为q的小球,从距A板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没能到达B板,求AB间电势差的最小值解:对全过程应用动能定理得mg(hd)qUmin=解得:Umin=EQF(mg(hd),q)实验表明炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压U=V从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后从金属板的小孔穿出。如图所示电子穿出后的速度有多大?设电子刚从金属丝射出时的速度为零。如图所示在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动则关于电子在两板间的运动情况下列叙述正确的是:()A两板间距越大加速的时间越长B两板间距离越小加速度就越大则电子到达Q板时的速度就越大C电子到达Q板时的速度与板间距离无关仅与加速电压有关D电子的加速度和末速度都与板间距离无关PQAC如图所示A、B为平行金属板两板相距d分别与电源两极相连两板的中央各有一个小孔M、N。今有一带电质点自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)空气阻力不计到达N孔时速度恰好为零然后沿原路返回若保持两板板间的电压不变则A、把A板向上平移一小段距离质点自P点自由下落仍能返回B、把A板向下平移一小段距离质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C、把B板向上平移一小段距离质点自P点自由下落仍能返回D、把B板向下平移一小段距离质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落从P到N的过程中由动能定理得:mgdEqd=mgdUq=当A板下移从P到N的过程中同理质点到N点时速度刚好为零。B、把A板向下平移一小段距离质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落所以仍能返回PMNABdd从P到N的过程中由动能定理得:hvN>将穿过N孔继续下落D、把B板向下平移一小段距离质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落答案:ACD例:如图所示A板的电势UA=B板的电势UB随时间的变化规律如图所示。则     A若电子是在t=时刻进入的它将一直向B板运动  B若电子是在t=T时刻进入的它可能时而向B板运动时而向A板运动,最后打在B板上C若电子是在t=T时刻进入的它可能时而向B板、时而向A板运动D若电子是在t=T时刻进入的它可能时而向B板运动时而向A板运动,最后打在B板上F=Eq=UqdF=maa=Uqmd若电子是在t=时刻进入的TtsUvUUTTTTtsTTTamsaaTTTTtsvv若电子是在t=T时刻进入的vmsTtsUvUUTTTTtsTTTamsaaTTTTtsvv若电子是在t=T时刻进入的vmsTtsUvUUTTTTtsTTTamsaaTTTTtsvv若电子是在t=T时刻进入的vms带电粒子在电场中的直线运动分析方法:图解法(周期性变化的电场)①确定研究对象受力分析状态分析②画出at、vt图两个相距为d的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电压,一质量为m,带电量为q的带电粒子,在t=时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过B孔?(t=时刻A板电势高)甲图Uvtsuu乙图TT请画出粒子运动的vt图线A甲图uvtsU乙图TTtsvmsUTT丙图问题:为使带电粒子到达B孔时速度最大A、B间距应满足什么条件?画出速度图线能更清楚了解物体的运动情况要使带电粒子到达B点时速度最大必须从A到B一直加速即在半个周期内到达解:设带电粒子在半个周期内的位移为S由题意知:只要S≥d,粒子出电场时速度可达最大有:问题:从vt图上看在t=(n)T时刻粒子速度最大是否本题有系列解?用W=qU计算电场力的功时,要注意W和U的对应关系甲图tsU乙图TTtsvmsUTT丙图TTuvtsU乙图Uvmsts丙图例:两个相距为d的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电压,一质量为m,带电量为q的带电粒子,在t=T时刻在A孔处无初速释放,试判断带电粒子能否穿过B孔?(t=时刻A板电势高)甲图答:粒子在t=T时刻释放如果在运动的第一个T内没有通过B孔,则就不能通过B孔不论A、B间距离多大问带电粒子何时释放带电粒子一定能通过B孔?带电粒子在T前释放一定能通过B孔例:两个相距为d=m的平行金属板,有正对着的两小孔A、B,如图甲所示,两板间加如图乙所示的交变电压,u=×V,交变电压的周期T=×-s,t=时刻A板电势高一质量为m,带电量为q的带电粒子,在t=T时刻在A孔处无初速释放,带电粒子比荷qm=×Ckg,问:粒子运动过程中将与某一极板相碰撞,求从开始运动到粒子与极板碰撞所用时间tsUUTTTTtsvmsAB粒子在T时刻(即运动了T时间)速度v=a×T=×ms向右位移s=(v)×T=×-m简解:a=qUdm=×ms粒子在运动的一个周期内向右运动×-m然后再向左运动×-m所以在一个周期内粒子位移向右,为Δx=×m粒子在T时刻(即运动了T时间)速度v’=a×T=×ms反向位移s’=(v’)×T=×-m粒子在个周期内运动的位移××-m=m粒子在个周期内向右运动的最大距离为××-m+×-m=m所以第个周期内,粒子只要向右运动m就通过B孔ABtsvTT对往复运动特别要关注最后一个周期内的运动情况t总=TTt=×sT=×sd=mΔx=×m带电粒子在电场中的运动与力学中的各种运动类似。分析规律同力学。区别在于受力分析时要增加电场力分析。

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